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INGENIERíA MECATRÓNICA EN COMPETENCIAS PROFESIONALES

ASIGNATURA DE CONTROL DE MOTORES ELÉCTRICOS

PROPÓSITO DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA

El alumno controlará motores eléctricos mediante las técnicas de selección y configuración de equipos de arranque y variación de velocidad para su integración en procesos industriales.

CUATRIMESTRE Sexto

TOTAL DE HORAS

PRESENCIALES NO PRESENCIALES HORAS POR SEMANA

PRESENCIALES NO PRESENCIALES

60 15 4 1

UNIDADES DE APRENDIZAJE

HORAS DEL SABER

HORAS DEL SABER HACER

HORAS TOTALES

P NP P NP P NP

I. Introducción al control de motores eléctricos 8 0 4 0 12 0

II. Arrancadores de motores eléctricos 8 0 12 0 20 0

III. Controladores de velocidad de motores eléctricos 8 0 12 5 20 5

IV. Control de motores lineales y servomotores 4 0 4 10 8 10

TOTALES 28 47 75

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COMPETENCIA A LA QUE CONTRIBUYE LA ASIGNATURA De acuerdo con la metodología de diseño curricular de la CGUTyP, las competencias se desagregan en dos niveles de desempeño: Unidades de

Competencias y Capacidades.

La presente asignatura contribuye al logro de la competencia y los niveles de desagración decritos a continuación:

COMPETENCIA: : Desarrollar soluciones de automatización de procesos productivos y servicios mediante la incorporación

sinérgica de elementos mecánicos, eléctricos, electrónicos, control y sistemas robóticos para mejorar la productividad y

calidad del proceso y producto.

UNIDADES DE COMPETENCIA CAPACIDADES CRITERIOS DE DESEMPEÑO

Planear automatización de procesos mediante el diagnóstico de las necesidades de automatización para estructurar la propuesta de ejecución del proyecto

Formular proyectos innovadores de integración y automatización de procesos y sistemas considerando los resultados del diagnóstico, requerimientos de automatización, estudio de vigilancia tecnológica, selección de maquinaria y equipos compatibles, normatividad aplicable a través de las técnicas de automatización y administración de proyectos para atender áreas de oportunidad de desarrollo tecnológico y proponer soluciones a problemáticas específicas.

Elabora un proyecto de automatización de procesos y sistemas que incluya: Título Resumen ejecutivo Planteamiento del problema - Objetivo - Justificación - Resultados del diagnóstico - Vigilancia tecnológica - Impactos: - Tecnológico - Financiero - Ambiental - Social - Problema a solucionar Estructura del proyecto - Layout y diagrama a bloques de la propuesta. - Métodos y procedimientos de solución: - Tipo y nivel de automatización o integración de sistemas mecatrónicos y robóticos. - Selección de elementos y componentes con especificaciones técnicas y justificación. - Diagramas y protocolos de comunicación e interacción de sistemas, mecánicos, eléctricos, electrónicos, de control, robóticos, interfaces o de visión

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UNIDADES DE COMPETENCIA CAPACIDADES CRITERIOS DE DESEMPEÑO

- Normas y estándares de referencia Recursos materiales: - Requerimientos de equipo, maquinaria, materiales y consumibles. Recursos humanos Programa de trabajo: - Cronograma de actividades - Etapas - Metas - Entregables Presupuesto estimado Análisis costo-beneficio Términos de uso y políticas de confidencialidad Anexos

Automatizar procesos de producción o servicios con base en un proyecto de automatización mediante la programación, implementación e integración de sistemas mecatrónicos, robóticos y elementos de automatización e interfaces para su optimización y contribuir a la seguridad, calidad y productividad de la organización.

Implementar sistemas de automatización con base en el diagnóstico del proceso, mediante procedimientos de interconexión, acoplamiento y calibración de sensores, actuadores, sistemas inteligentes, interfaz de usuario e interfaz robótica y sistema de control, empleando herramientas especializadas, bajo un marco de seguridad y normativo para cumplir con la funcionalidad requerida.

Incorpora equipos y elementos de automatización de acuerdo a los requerimientos del proceso industrial realizando lo siguiente: - Interconexión y acoplamiento de elementos de entrada y salida al sistema de control y automatización de acuerdo a planos, manuales técnicos, estándares y normas establecidas. - Carga de los programas de los sistemas de control, monitoreo e interfaces humano-máquina - Calibración de los sistemas de medición y control de acuerdo a los parámetros del proceso. -Pruebas de operación y ajustes y documenta el sistema integrado mediante un reporte técnico que contenga: - Planos y diagramas del proceso y servicio del sistema automatizado - Diagramas de montaje e instalación - Fichas técnicas de equipos y elementos de automatización. - Código de programación - Resultados de calibración de equipos y elementos de automatización. - Resultados de pruebas de funcionamiento y ajustes. - Manual de usuario

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UNIDADES DE COMPETENCIA CAPACIDADES CRITERIOS DE DESEMPEÑO

Integrar sistemas mecatrónicos y robóticos a procesos de producción mediante procedimientos de conexión eléctrica y electrónica, de acoplamiento y ensamble mecánico, programación y configuración de los elementos de control y comunicación industrial; empleando las herramientas especializadas, bajo un marco de seguridad y normativo para la interacción sinérgica de los elementos que componen el sistema y el proceso

Incorpora un sistema mecatrónico o robótico a un proceso realizando lo siguiente: - Ensamble y conexiones de acuerdo a planos, manuales técnicos, estándares y normas establecidas. - Programación de los sistemas de control e interfaces de acuerdo a los requerimientos del proceso - Calibración de los sistemas de medición y control de acuerdo a los parámetros del proceso. - Pruebas de operación y ajustes y documenta el procedimiento realizado en una memoria técnica que incluya: - Planos y diagramas del equipo a integrar - Layout de la planta - Requerimiento de instalaciones y servicios - Diagramas de ensamble - Algoritmos y códigos de programación - Procedimientos de calibración - Resultados de pruebas de funcionamiento y ajustes. - Manual de usuario - Manual de mantenimiento del equipo.

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UNIDADES DE APRENDIZAJE UNIDAD DE APRENDIZAJE

I. Introducción al control de motores eléctricos.

PROPÓSITO ESPERADO

El alumno seleccionará los elementos eléctricos y electromecánicos para el control de motores eléctricos.

HORAS TOTALES

P NP

HORAS DEL SABER

P NP HORAS DEL SABER HACER

P NP

12 8 4

TEMAS SABER

DIMENSIÓN CONCEPTUAL SABER HACER

DIMENSION ACTUACIONAL

SER DIMENSIÓN

SOCIAFECTIVA

Fundamentos de control de motores eléctricos.

Identificar las propiedades de onda de señales eléctricas de corriente directa y corriente alterna. Explicar el principio de funcionamiento de motores de corriente directa. Identificar la clasificación de motores de corriente directa. Explicar el principio de funcionamiento de motores de corriente alterna monofásicos y trifásicos. Identificar la clasificación de motores de corriente alterna monofásicos y trifásicos. Reconocer los conceptos de fuerza, par y potencia. Describir los tipos y circuitos del control de motores eléctricos Identificar las especificaciones técnicas de

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

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motores eléctricos. Identificar la simbología y las normas ANSI, DIN y IEC utilizadas en diagramas de circuitos de control de motores.

Interruptores electromecánicos

Explicar el principio de funcionamiento de los relevadores y contactores. Identificar la clasificación de relevadores y contactores. Identificar las aplicaciones de los relevadores: - Interruptor de potencia (contactor) - Protección de motores. - Monitoreo Identificar las especificaciones técnicas de los relevadores y contactores. Explicar criterios de selección de relevadores y contactores.

Seleccionar relevadores y contactores en circuitos de control de motores eléctricos de acuerdo a su aplicación.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

Interruptores de estado sólido de potencia

Explicar el principio de funcionamiento de los tiristores y su clasificación. Identificar las características técnicas de los tiristores. Explicar el funcionamiento y especificaciones técnicas de relevadores de estado sólido. Explicar criterios de selección de relevadores de estado sólido.

Seleccionar dispositivos de estado sólido de potencia en circuitos de control de motores eléctricos de acuerdo a sus especificaciones técnicas.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

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PROCESO DE EVALUACIÓN

TÉCNICAS SUGERIDAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

ESPACIO DE FORMACIÓN

MATERIALES Y EQUIPOS

EVIDENCIA DE DESEMPEÑO INSTRUMENTO EVALUACIÓN

AU

LA

TA

LL

ER

OT

RO

A partir de un caso de estudio de un proceso de encendido y apagado de motor elabora un portafolio de evidencias que incluya:

- Descripción de las especificaciones técnicas del motor. - Justificación de la selección del interruptor propuesto. - Descripción del interruptor propuesto. - Diagrama eléctrico del circuito de control del motor donde se identifique: - Simbología - Funcionamiento del circuito - Normas aplicables - Conclusiones

Portafolio de evidencias Ejercicios prácticos

Tareas de Investigación Prácticas de laboratorio Equipos colaborativos

X Pintarrón Proyector Laboratorio de electrónica Equipo de cómputo Banco didáctico de motores eléctricos Motores eléctricos de CD y CA. Relevadores. Contactores. Tiristores.

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UNIDAD DE APRENDIZAJE II. Arrancadores de motores eléctricos

PROPÓSITO ESPERADO El alumno configurará circuitos de arranque para el control de motores eléctricos.

HORAS TOTALES 20 HORAS DEL SABER

8 HORAS DEL SABER HACER

12

TEMAS SABER

DIMENSIÓN CONCEPTUAL SABER HACER

DIMENSION ACTUACIONAL

SER DIMENSIÓN

SOCIAFECTIVA

Requisitos de arranque

Explicar el proceso de arranque de motores eléctricos. Identificar los requisitos de torque y arranque de la carga. Identificar los requerimientos de la fuente de energía en el arranque del motor. Describir el efecto de la corriente de arranque del motor sobre el voltaje de línea. Identificar los requisitos de seguridad y normatividad requerida en el arranque. Explicar el procedimiento del cálculo de especificaciones físicas en el arranque del motor.

Determinar los parámetros de especificaciones físicas en el arranque y funcionamiento de motores.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

Arrancadores de estado sólido

Reconocer las técnicas de rectificación de CA-CD controlada, convertidores de CD-CD y convertidores de CD-CA. Reconocer las técnicas de rectificación e inversión en circuitos de arranque de motores eléctricos de CA y CD. Identificar los elementos de estado sólido y su interconexión en circuitos de arranque de

Construir circuitos arrancadores de estado sólido de motores eléctricos CA y CD. Configurar el equipo de arranque de estado sólido en el arranque controlado de motores.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

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motores eléctricos de CD y CA. Describir el funcionamiento de arrancadores de estado sólido comerciales. Identificar los parámetros de configuración de arrancadores de estado sólido comerciales. Explicar el procedimiento de conexión y configuración de arrancadores de estado sólido comerciales.

Arrancadores electromecánicos de motores de CD y CA

Explicar los modos de arranque de motores de CA y CD - Modo manual - Modo automático - Modo semiautomático Explicar las técnicas de arranque: directo, tensión reducida, por resistencias y autotransformador. Identificar los parámetros normativos en el arranque de motores. Explicar los procedimientos de cálculo de elementos de protección y control de arrancadores. Identificar los elementos electromecánicos y su interconexión en el arranque de motores. Explicar el procedimiento de conexión de circuitos arrancadores electromecánicos de motores de CD y CA.

Seleccionar el circuito eléctrico de arranque de motores de CD y CA de acuerdo al modo y técnica de arranque. Determinar los elementos de protección y control de arrancadores electromecánicos de acuerdo a cálculos y parámetros normativos. Seleccionar los dispositivos del circuito de arranque y protección de motores. Conectar circuitos arrancadores electromecánicos de motores de CD y CA.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

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PROCESO DE EVALUACIÓN

TÉCNICAS SUGERIDAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

ESPACIO DE FORMACIÓN

MATERIALES Y EQUIPOS

EVIDENCIA DE DESEMPEÑO INSTRUMENTO EVALUACIÓN

AU

LA

TA

LL

ER

OT

RO

A partir de un caso de estudio de sistema de arranque de un motor en proceso industrial, integra un portafolio de evidencias que contenga: - Resultados de los cálculos de los requisitos de: - Torque - Arranque de la carga - Potencia - Efectos de corriente sobre el voltaje de línea - Elementos de protección - Listado de los requerimientos de seguridad y normatividad en el arranque. - Diagrama de conexión de los elementos del arrancador. - Prototipo físico funcional del arrancador de un motor. - Conclusiones.

Portafolio de evidencias Estudio de casos

Tareas de Investigación Prácticas de laboratorio Equipos colaborativos

X Pintarrón Proyector Equipo de cómputo Laboratorio de electrónica Banco didáctico de motores eléctricos Motores de CD y CA Arrancadores de motores de CD y CA Relevadores. Contactores. Tiristores.

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UNIDAD DE APRENDIZAJE III. Controladores de velocidad de motores eléctricos.

PROPÓSITO ESPERADO El alumno configurará la operación de controladores de velocidad de motores eléctricos para su implementación en procesos industriales.

HORAS TOTALES 20 HORAS DEL SABER

8 HORAS DEL SABER HACER

12

TEMAS SABER

DIMENSIÓN CONCEPTUAL SABER HACER

DIMENSION ACTUACIONAL

SER DIMENSIÓN

SOCIAFECTIVA

Control de velocidad de motores de CD

Describir la técnica de regulación de velocidad: Variación de la resistencia de inducido y tensión del inducido. Describir la capacidad de funcionamiento de las curvas de par-velocidad de los motores de CD. Explicar el esquema de regulación de velocidad por debilitamiento de campo y por accionamiento en varios cuadrantes. Explicar el principio de funcionamiento del frenado por inversión y frenado dinámico. Identificar el funcionamiento de controladores de velocidad comerciales Explicar las técnicas de conexión de controladores de velocidad comerciales en motores CD. Explicar las técnicas de configuración de controladores de velocidad comerciales en motores CD. Explicar la tecnica de monitoreo de la velocidad respecto al tiempo del motor en

Seleccionar controladores de velocidad de motores de CD de acuerdo a la técnica de regulación de velocidad. Conectar controladores de velocidad de motores de CD. Configurar equipos comerciales de control de velocidad de motores de CD.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

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tiempo real con tecnologias de internet de las cosas.

Control de velocidad de motores de CA monofásicos y trifásicos asíncronos

Explicar la técnica de variación de velocidad en base al número de fases en motores de CA. Describir la capacidad de funcionamiento de las curvas de par-velocidad de motores de CA. Explicar el procedimiento de selección de rangos de velocidad de operación de los motores. Explicar el funcionamiento de la inversión de la secuencia de estatores trifásicos. Explicar las técnicas de frenado por inversión y frenado dinámico. Identificar el funcionamiento de variadores comerciales de motores de CA. Explicar las técnicas de conexión de controladores de velocidad comerciales de motores CA. Explicar las técnicas de configuración de controladores de velocidad comerciales para motores CA. Explicar la tecnica de monitoreo de la velocidad respecto al tiempo del motor en tiempo real con tecnologias de internet de las cosas.

Seleccionar controladores de velocidad de motores de CA de acuerdo al número de fases del motor. Conectar de controladores de velocidad de motores de CA. Configurar equipos comerciales de control de velocidad de motores de CA.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

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PROCESO DE EVALUACIÓN

TÉCNICAS SUGERIDAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

ESPACIO DE FORMACIÓN

MATERIALES Y EQUIPOS

EVIDENCIA DE DESEMPEÑO INSTRUMENTO EVALUACIÓN

AU

LA

TA

LL

ER

OT

RO

A partir de un caso de estudio del sistema de control de velocidad de un motor en proceso industrial, integra un portafolio de evidencias que contenga: - Descripción del proceso e identificación de las variables para el control de velocidad del motor. - Gráfica de curva par-velocidad del motor. - Descripción de las especificaciones técnicas del motor. - Justificación de la selección del controlador de velocidad utilizado. - Reporte de la conexión del controlador de velocidad seleccionado. - Grafica de la velocidad respecto al tiempo del motor en tiempo real con tecnologias de internet de las cosas - Reporte de la técnica de configuración del controlador de velocidad seleccionado. - Prototipo físico funcional del controlador de velocidad seleccionado. - Conclusiones.

Portafolio de evidencias Estudio de casos

Tareas de Investigación Prácticas de laboratorio Equipos colaborativos

X Pintarrón Proyector Equipo de cómputo Banco didáctico de motores eléctricos Motores de CD y CA Controladores de velocidad de motores de CD y CA Tarjeta de Aquisicion de Datos Tarjeta de Comicacion remota

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UNIDAD DE APRENDIZAJE IV. Control de motores lineales y servomotores

PROPÓSITO ESPERADO El alumno configurará controladores de motores lineales eléctricos y servomotores para su implementación en procesos industriales.

HORAS TOTALES 8 HORAS DEL SABER

4 HORAS DEL SABER HACER

4

TEMAS SABER

DIMENSIÓN CONCEPTUAL SABER HACER

DIMENSION ACTUACIONAL

SER DIMENSIÓN

SOCIAFECTIVA

Motor lineal eléctrico

Explicar el principio de funcionamiento de los motores lineales eléctricos. Identificar las características técnicas de los motores eléctricos lineales. Identificar las aplicaciones de los motores eléctricos lineales. Identificar los equipos de control de los motores eléctricos lineales. Explicar el procedimiento de conexión de motores eléctricos lineales. Explicar el procedimiento de configuración de motores eléctricos lineales.

Configurar sistemas de control de motores eléctricos lineales en procesos industriales.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

Servomotores y servocontroladores

Explicar el principio de funcionamiento de los servomotores. Identificar las características técnicas de los servomotores. Identificar las aplicaciones de los servomotores. Identificar los equipos de control de los servomotores.

Configurar servocontroladores y servomotores industriales.

Analítico Observador Sistemático Ordenado Proactivo

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PROCESO DE EVALUACIÓN

TÉCNICAS SUGERIDAS DE ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE

ESPACIO DE FORMACIÓN

MATERIALES Y EQUIPOS

EVIDENCIA DE DESEMPEÑO INSTRUMENTO EVALUACIÓN

AU

LA

TA

LL

ER

OT

RO

A partir de un caso práctico de configuración de motor lineal y un servomotor industrial, integra un portafolio de evidencias que contenga: - Descripción de las especificaciones técnicas del motor lineal y servomotor. - Listado de actividades realizadas en la conexión y configuración del controlador del motor lineal y servomotor. - Diagrama de conexión del circuito de control del motor lineal y servomotor. - Descripción de aplicaciones de los servomotores en procesos industriales y de servicios. - Prototipo físico funcional del control del motor lineal y el servomotor. - Conclusiones.

Portafolio de evidencias Ejercicios prácticos

Tareas de Investigación Prácticas de laboratorio Equipos colaborativos

X Pintarrón Proyector Equipo de cómputo Banco didáctico de motores eléctricos. Motores lineales. Servomotores Servocontroladores

Explicar el procedimiento de conexión de servomotores. Explicar el principio de funcionamiento de los servocontroladores. Explicar el procedimiento de conexión de servocontroladores. Explicar el procedimiento de configuración de servocontroladores.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AUTOR AÑO TÍTULO DEL DOCUMENTO LUGAR DE

PUBLICACIÓN EDITORIAL ISBN

Irving L. Kosow 2006 Control De Máquinas Eléctricas México Reverte Ediciones 968-670-83-24

Gilberto Enriquez Harper 2002 Control De Motores Eléctricos México Limusa 978-968-18-5565-9

José Roldán Viloria 2005 Motores Eléctricos. Automatismos De Control

España Ediciones Paraninfo

978-842-83-2898-2

Luis Flower Leiva 2007 Instalaciones Eléctricas: Controles Y Automatismos Eléctricos

Colombia Alfaomega 978-958-6826-754

Pedro Ponce Cruz 2008 Maquinas Eléctricas Y Técnicas Modernas De Control

España Alfaomega 978-970-1513-125

REFERENCIAS ELECTRÓNICAS

AUTOR TÍTULO DEL DOCUMENTO FECHA DE

RECUPERACIÓN VÍNCULO

Para la consulta de bibliografía adicional puede consultar la Biblioteca Digital del Espacio Común de Educación Superior Tecnológica, ubicada en

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